Extracția curcuminei cu ultrasunete
Curcumina este un compus fitochimic cu valoare farmacologică și nutrițională, prezent în rizomii de Curcuma longa. Pentru a obține randamente ridicate de curcumină, extractoarele cu ultrasunete sunt utilizate ca cea mai eficientă tehnică de extracție. Extracția cu ultrasunete conduce la o curcumină de calitate superioară și la randamente foarte ridicate. Totodată, sonicarea necesită doar un timp scurt de procesare a rizomului de turmeric.
Izolarea curcuminei cu ultrasunete
Extracția cu ultrasunete este o alternativă extrem de eficientă la tehnicile convenționale de extracție, precum macerarea, extracția cu solvent fierbinte sau extracția Soxhlet.
Izolarea cu ultrasunete a curcuminei și a curcuminoidelor din planta de curcuma (de ex. Curcuma longa, Curcuma amada) este un proces eficient, rapid și simplu. În comparație cu extracția Soxhlet și cu extracția convențională în șarje, extracția asistată de ultrasunete se remarcă printr-un randament de curcumină semnificativ crescut într-un timp de extracție mai scurt.
Pentru extracția cu ultrasunete a fitoconstituenților se pot utiliza diverși solvenți, precum apa, solvenții apoși, etanolul, metanolul, glicerina etc. Pentru extracția curcuminei, apa, etanolul și triacilglicerolii sunt solvenți eficienți și siguri, care conduc la un randament ridicat de extract.
- Randament ridicat
- Extracție rapidă
- Recuperare mai completă
- Operare sigură
- Implementare ușoară
Ultrasonicatorul UIP1000hdT cu celulă de flux pentru extracția curcuminei
Procesul de extracție cu ultrasunete
Sonicatoarele Hielscher de ultimă generație permit controlul complet asupra parametrilor de proces, precum amplitudinea, temperatura, presiunea și aportul de energie.
Pentru extracția cu ultrasunete, parametrii periferici, precum dimensiunea particulelor materiei prime, tipul de solvent, raportul solid-solvent și timpul de extracție, pot fi variați și optimizați cu ușurință pentru cele mai bune rezultate.
Deoarece extracția cu ultrasunete este o metodă de extracție netermică, degradarea termică a ingredientelor bioactive este evitată.
În ansamblu, avantaje precum randamentul ridicat, timpul scurt de extracție, temperatura scăzută de extracție și cantitățile mici de solvent fac din sonicare metoda de extracție superioară.
Extracția curcuminei cu ultrasunete folosind UP400St și separarea ulterioară a principiilor bioactive de solvent (recuperarea solventului) cu ajutorul evaporatorului rotativ
S-a constatat că extracția cu ultrasunete a curcuminei din turmeric este cea mai eficientă atunci când sonicarea este aplicată într-o configurație continuă în linie, utilizând o celulă de flux cu ultrasunete. Temperaturile de proces cuprinse între 60 și 80°C sunt benefice pentru creșterea randamentului de extract.
Eficiență superioară a procesului: Extracția cu ultrasunete se remarcă drept o tehnică sustenabilă, care necesită doar o investiție moderată în echipamente cu ultrasunete. Procesul cu ultrasunete poate fi scalat liniar până la producția industrială. Costurile cu solventul și energia pentru procesul cu ultrasunete sunt foarte scăzute. Alte avantaje importante sunt operarea ușoară și sigură, costurile economice și reproductibilitatea, care este esențială pentru o producție standardizată.
Formularea lipozomală cu ultrasunete
Curcumina este o moleculă hidrofobă, liposolubilă. Aceasta înseamnă că curcumina trebuie formulată într-un sistem purtător de medicament, cum ar fi lipozomii, nanoemulsiile, nanosferele, nanoparticulele polimerice sau complexul fito-fosfolipidic. Soluțiile apoase de curcumină pot fi preparate prin adăugarea de surfactanți, lipide, albumine, ciclodextrine, biopolimeri etc. Prepararea cu ultrasunete a nanoemulsiilor și a suspensiilor uniforme este o tehnică foarte eficientă pentru formularea curcuminei în complecși purtători de medicament. Purtătorii de medicament îmbunătățesc solubilitatea, absorbția, farmacocinetica și biodisponibilitatea curcuminei. Prin formularea curcuminei în nanocomplecși, solubilitatea în apă crește de aprox. 98.000 de ori (comparativ cu curcumina liberă în apă). Nanocomplexarea a îmbunătățit considerabil biodisponibilitatea și stabilitatea la depozitare a curcuminei.
Faceți clic aici pentru a afla mai multe despre încapsularea cu ultrasunete în lipozomi!
Echipamente de extracție cu ultrasunete
Hielscher Ultrasonics este partenerul dumneavoastră pentru procesele de extracție din materii vegetale. Indiferent dacă doriți să extrageți cantități mici pentru cercetare și analiză sau să procesați volume mari pentru producția comercială, avem extractorul cu ultrasunete potrivit pentru dumneavoastră. Omogenizatoarele noastre de laborator cu ultrasunete precum și ultrasonicatoarele noastre de banc și industriale sunt robuste, ușor de utilizat și construite pentru funcționare 24/7 la sarcină maximă. O gamă largă de accesorii precum sonotrode (sonde ultrasonice / sonotrode) de diferite dimensiuni și forme, celule de flux, reactoare și boostere permite configurarea optimă pentru procesul dumneavoastră specific de extracție.
Toate aparatele digitale cu ultrasunete sunt echipate cu un ecran tactil color, card SD integrat pentru înregistrarea automată a datelor și control de la distanță prin browser pentru monitorizarea completă a procesului. Cu sistemele sofisticate cu ultrasunete Hielscher, standardizarea ridicată a procesului și controlul calității devin simple.
Contactați-ne astăzi pentru a discuta cerințele procesului dumneavoastră de extracție! Vom fi bucuroși să vă asistăm cu experiența noastră îndelungată în extracțiile din materii vegetale!
Sonicatorul UIP4000hdT pentru producția în linie a extractelor de curcumină de înaltă calitate
Contactați-ne! / Întrebați-ne!
Sonicatorul industrial UIP16000hdT pentru extracția în linie a compușilor fitochimici din plante
Protocol: nanoîncapsularea curcuminei cu ultrasunete
Prepararea nanoparticulelor încărcate cu curcumină
Nanoparticulele încărcate cu curcumină sunt sintetizate prin tehnica de miniemulsificare-evaporare. Procedura variază în funcție de agentul de încapsulare utilizat, așa cum este descris mai jos. Formularea utilizată a fost 22,400g apă, 0,180g lecitină, 11,500g diclormetan și 0,390g agent de încapsulare (poli(acid L-lactic) PLLA, 4.000g/gmol sau poli(acid methacylic-co-metacrilat de metil Eudragit S100, 125.000 g/gmol sau un amestec al acestora sunt utilizate ca agent de încapsulare). Nu este necesar niciun co-stabilizator, deoarece se știe că polimerii preformați sunt eficienți în prevenirea degradării emulsiei prin difuzie.
Atunci când PLLA este utilizat ca agent de încapsulare, PLLA și lecitina au fost dizolvate în diclormetan timp de 10 minute, după care curcumina este adăugată și amestecată timp de 5 min (1, 3, 6, 18 wt% din masa totală a agentului de încapsulare). Această soluție a fost adăugată în apa distilată sub agitare ușoară. Macroemulsia formată este sonicată cu un omogenizator cu ultrasunete precum UP100H timp de 180 de secunde în cicluri de pulsuri (30sec sonicare, 10sec pauză). Ulterior, solventul este evaporat timp de 18 ore la 40°C. Atunci când PLLA și Eudragit S100 au fost utilizate împreună ca agent de încapsulare, Eudragit S100 este dizolvat în diclormetan la 60°C timp de 20 de minute. După aceasta, amestecul a fost răcit și solventul evaporat a fost adăugat din nou.
Literatură / Referințe
- M. V. Bagal; Aamir Deshmukh, Nihar Thakur, Anmol Valiyare (2020): Curcumin Extraction using Ultra sonication: A Review. JETIR Volume 7, Issue 6, June 2020.
- Dang, Le Hang; Vu, Minh Thanh; Chen, Jun; Nguyen, Cuu Khoa; Bach, Long Giang; Tran, Ngoc Quyen; Le, Van Thu (2019): Effect of Ultrasonication on Self-Assembled Nanostructures Formed by Amphiphilic Positive-Charged Copolymers and Negative-Charged Drug. ACS Omega 4, 2019. 4540-4552.
- Thorat, Alpana; Dalvi, Sameer (2014): Particle Formation Pathways and Polymorphism of Curcumin Induced by Ultrasound and Additives During Liquid Antisolvent Precipitation. CrystEngComm. 16, 2014.
- Chen, F.-P. et al. (2015): Nanocomplexation between Curcumin and Soy Protein Isolate: Influence on Curcumin Stability/Bioaccessibility and in Vitro Protein Digestibility. J. Agric. Food Chem. 63, 2015. 3559−3569.
- Kimthet, Ch. et al. (2017): Extraction of curcumin from Curcuma longa L. using ultrasound assisted supercritical carbon dioxide. AIP Conference Proceedings 184, 2017.
Informații utile
Ultrasunetele și efectele lor de extracție
Extracția asistată de ultrasunete se bazează pe principiul cavitației acustice. Atunci când ultrasunetele de mare putere (frecvență joasă, intensitate ridicată US) sunt cuplate într-un mediu lichid sau păstos, undele creează cicluri alternante de înaltă presiune (compresie) și de joasă presiune (rarefiere). În timpul acestor cicluri de înaltă presiune / joasă presiune apar bule de vid, care cresc pe parcursul mai multor cicluri. În momentul în care bulele nu mai pot absorbi energie, acestea implodează violent. Această implozie a bulelor și efectele sale sunt cunoscute sub denumirea de cavitație acustică. Cavitația generează microjeturi, forțe de forfecare, unde de șoc / diferențe mari de presiune, formare de radicali, temperaturi extreme și curgere acustică. Aceste condiții intense distrug pereții celulari și produc un transfer de masă ridicat, astfel încât materialul intracelular este transferat în solvent.
Solvenți blânzi, netoxici
Extractele din plante utilizate în scopuri medicinale și nutriționale suscită un interes în creștere rapidă ca remedii farmacologice și ca suplimente nutritive (nutraceutice). Pentru a elibera compușii doriți din materialul vegetal, aceștia trebuie dizolvați într-un solvent. Atunci când extractele vizate sunt îndepărtate din masa materialului vegetal și transferate în solvent, extractul poate fi concentrat. Extracția cu ultrasunete poate fi aplicată ca metodologie fără solvent, utilizând apa ca solvent. Extracțiile cu alcool și cu glicerină sunt, de asemenea, netoxice și eficiente și sunt adesea utilizate pentru extracția ingredientelor alimentare, farmaceutice și cosmetice.
În ceea ce privește producția de extracte foarte puternice, sănătoase și netoxice, este important să se utilizeze o metodă de extracție eficientă, care să permită utilizarea unor solvenți blânzi, netoxici, precum apa, triacilglicerolii sau alcoolul.
Faceți clic aici pentru a citi mai multe despre solvenții utilizați în procesele de extracție cu ultrasunete!
Curcumina
Curcumina este o oleorezină de turmeric și un pigment natural care se găsește în rizomii plantei de turmeric. Alți compuși curcuminoizi importanți sunt demetoxicurcumina (DMC) și bisdemetoxicurcumina (BDMC).
Curcumina (formula chimică C21H20O6) poate fi extrasă din Curcuma longa, Curcuma amada, Curcuma ochrorhiza Val. sau sintetizată chimic.
În turmeric, curcumina este captată într-o rețea polizaharid-lignină. Prin urmare, este necesară o tehnică de extracție puternică, precum sonicarea, pentru a distruge pereții celulari, astfel încât compusul fitochimic bioactiv să fie eliberat.
Studiile au arătat că compusul activ piperina, care se găsește în piperul negru, crește biodisponibilitatea curcuminei cu peste 2.000%.
Turmericul
Turmericul (Curcuma longa) este o plantă perenă erbacee din familia ghimbirului, Zingiberaceae. Este originară din India și Asia de Sud-Est. Rizomii plantei de turmeric sunt recoltați pentru a fi utilizați drept condiment și medicament.
Turmericul este condimentul care conferă curry-ului culoarea galbenă intensă și este utilizat în India de mii de ani atât drept condiment culinar, cât și în medicina ayurvedică. Pudra de turmeric se caracterizează printr-un gust cald, amar, asemănător piperului, și o aromă pământească.
Pudra sau pasta de turmeric este utilizată pentru prepararea unei băuturi calde populare – așa-numitul „turmeric latte” sau „lapte auriu” – care se prepară cu lapte sau cu alternative vegetale la lapte, precum laptele de soia, de migdale sau de cocos.
Turmericul este apreciat pentru efectele sale antioxidante, antiinflamatoare și analgezice.
Pe lângă utilizările culinare și medicinale, turmericul este folosit drept colorant natural.